1. Archiviazione fisica:
* Platters: Il cuore dell'HDD è una pila di piatti circolari e rigidi realizzati in alluminio o vetro rivestiti con materiale magnetico. I dati sono archiviati su questi piatti sotto forma di piccoli domini magnetici. Ogni piatto ha due superfici e ogni superficie è divisa in cerchi concentrici chiamati tracce. Le tracce sono ulteriormente suddivise in settori, le più piccole unità indirizzabili di archiviazione dei dati.
* Leggi/scrivi Heads: Una testa di lettura/scrittura, montata su un braccio dell'attuatore, si libra incredibilmente vicino alla superficie di ciascun piatto (alcuni nanometri). È in grado di magnetizzare piccole aree sui piatti (scrittura) o rilevare la magnetizzazione (lettura), che rappresenta i dati binari (0s e 1s).
* braccio attuatore: Questo braccio sposta le teste di lettura/scrittura attraverso le superfici dei piatti, posizionandole sulla traccia desiderata. Utilizza un attuatore della bobina vocale, un tipo di elettromagnete, per un movimento preciso e rapido.
2. Organizzazione dei dati e accesso:
* cilindri: Un cilindro è un insieme di tracce nella stessa posizione su tutti i piatti. L'accesso ai dati nello stesso cilindro è più veloce poiché le teste di lettura/scrittura non devono spostarsi radialmente.
* Indirizzamento logico: Il sistema operativo estrae il layout fisico di tracce e settori in uno schema di indirizzamento logico. Ciò consente di archiviare i file in settori non contigui sul disco senza che l'utente abbia bisogno di preoccuparsi della posizione fisica. Una tabella di allocazione dei file (FAT) o una struttura simile gestisce questa mappatura.
* Cerca tempo: Il tempo impiegato per il braccio dell'attuatore per spostare le teste di lettura/scrittura sulla traccia corretta si chiama tempo di ricerca. Questo è un fattore significativo nella velocità di accesso.
* Latenza rotazionale: Una volta che le teste sono sopra la traccia corretta, l'unità deve attendere che il settore desiderato ruoti sotto la testa di lettura/scrittura. Questa è latenza rotazionale, dipendente dalla velocità di rotazione del disco (ad es. 5400 giri / min o 7200 giri / min).
* Tasso di trasferimento dei dati: Dopo che il settore è sotto la testa, i dati vengono trasferiti elettronicamente a una velocità di trasferimento dei dati specifica.
3. Meccanismi di efficienza:
* Caching: Gli HDD spesso includono una cache (memoria buffer) per archiviare i dati frequentemente accessibili. Ciò accelera l'accesso perché il recupero dei dati dalla cache è molto più veloce che accedervi dal piatto.
* Registrazione bit di zona (ZBR): Gli HDD moderni utilizzano ZBR, che consente loro di archiviare più dati nelle tracce esterne (che hanno una circonferenza maggiore) rispetto alle tracce interne.
* Tecniche di formattazione avanzata: Tecniche come il formato avanzato (AF) e 512E (emulazione) ottimizzano il modo in cui i dati vengono scritti sul disco, migliorando l'efficienza e l'affidabilità.
* Codici di correzione degli errori (ECC): Gli HDD impiegano ECC per rilevare e correggere errori che possono verificarsi durante le operazioni di lettura e scrittura a causa di difetti o fattori ambientali.
In sintesi: Gli HDD ottengono un'archiviazione e un recupero efficienti di dati attraverso una combinazione di rapidi movimenti meccanici, un'organizzazione di dati efficiente (cilindri, tracce, settori), formattazione ottimizzata, memorizzazione nella cache e correzione degli errori, minimizzando il tempo di ricerca e la latenza di rotazione il più possibile all'interno delle limitazioni del movimento meccanico. Mentre le unità a stato solido (SSD) sono più veloci, gli HDD offrono ancora un elevato rapporto capacità-cost-cost, rendendoli un'opzione praticabile per l'archiviazione di dati su larga scala.
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